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1、-16-《國(guó)外電子元器件》2006年第8期2006年8月●電路與設(shè)計(jì)TC237B型CCD圖像傳感器的原理及應(yīng)用何煒燊,鄭黎明(汕頭大學(xué)機(jī)械電子工程系,廣東汕頭515063)摘要:TC237B是美國(guó)德州儀器(TI)公司生產(chǎn)的黑白電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。詳細(xì)介紹TC237的主要特點(diǎn),引腳功能和結(jié)構(gòu)原理,最后給出TC237B在嵌入式圖像采集系統(tǒng)中的具體應(yīng)用實(shí)例。關(guān)鍵詞:CCD;圖像傳感器;TC237B;圖像采集中圖分類號(hào):TN386.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào)：1006-6977(2006)08-0016-03PrincipleanditsapplicationofCCDim
2、agesensorTC237BHEWei-shen,ZHENGLi-ming(DepartmentofMechatronics,ShantouUuniversity,Shantou515063,China)Abstract:TC237Bisakindofblack-whiteCCDimagesenorproducedbyTI.Themainfeatures,pinfunctionandstructuralprincipleofTC237Bareintroducedindetail.Intheendofpaper,thepracticalapplicationexampleofT
3、C2378inembeddedimageacquisitionsystemisgiven.Keywords:CCD;imagesensor;TC237B;imageacquisition進(jìn)虛擬階段(AVP)技術(shù)。AVP技術(shù)能使傳感器具有1引言高藍(lán)色響應(yīng)、低暗電流、高光響應(yīng)一致性和單相時(shí)鐘TC237B是TI公司生產(chǎn)的一款1/3英寸的幀轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。移方式的電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。它有2主要特點(diǎn)和引腳功能340000個(gè)像素,其中有效像素為658×496,能廣泛應(yīng)用在黑白電視系統(tǒng)、電腦、工業(yè)檢測(cè)等需要低成本圖1示出TC237B型圖像傳感器采用12引腳和小尺寸的場(chǎng)合。雙列直插封裝
4、的引腳排列,其引腳功能如表1所列。TC237B的圖像感光區(qū)由500行像素組成,每TC237B的主要特點(diǎn)如下:行有680個(gè)像素,其中每行有22個(gè)像素用于提供參●高分辨率,1/3英寸固態(tài)傳感器;考黑電平。它的反模糊特性基于一種先進(jìn)的橫向溢●每場(chǎng)可達(dá)340000個(gè)像素;出漏級(jí)概念。傳感器能在低暗電流下,作為一款658●幀存儲(chǔ);(H)×496(V)的傳感器在隔行模式下工作;同時(shí),●具有658(H)×496(V)有效像素,兼容電子調(diào)中;TC237B的另一個(gè)重要特性是它能每幀采集340000個(gè)像素。傳感器還具有高速圖像傳輸特性,并且能在不損失敏感度和分辨率的情況下進(jìn)行持續(xù)電子曝光控制。感光
5、電荷在一個(gè)高性能的,帶有復(fù)位和參考電平發(fā)生器的結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換成13μV/e的信號(hào)電壓。產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)一步通過(guò)低噪音的二階信號(hào)源輸出放大器進(jìn)行緩沖,從而提高輸出的驅(qū)動(dòng)能力。TC237B型圖像傳感器采用了TI公司特有的先圖1TC237B的引腳排列TC237B型CCD圖像傳感器的原理及應(yīng)用-17-3.1圖像感光區(qū)和圖像存儲(chǔ)區(qū)表!"#$%&’(的引腳功能圖像感光區(qū)和存儲(chǔ)區(qū)占據(jù)了TC237B的大部分引腳名稱引腳號(hào)功""""能面積,分別擁有340000個(gè)像素。當(dāng)光射進(jìn)圖像感光)*(+放大器漏極偏置電源電壓,)-!!%圖像區(qū)域門!區(qū)的硅元件時(shí),將產(chǎn)生電子—空穴對(duì),并聚集在勢(shì)阱,)-%%圖像區(qū)域門%
6、之中。在開(kāi)始一段新的感光時(shí)間前,只需在溢出漏級(jí).*(!漏極反模糊偏置電源電壓施加1個(gè)1μs以上的脈沖就可以消除圖像。圖像存./#!0信號(hào)輸出!儲(chǔ)區(qū)的像素?cái)?shù)和感光區(qū)的相同,尺寸比感光區(qū)的略./#%1信號(hào)輸出%小,并且被外殼遮蓋以免受到外界光的照射影響,這23#’復(fù)位門樣,感光完成后一場(chǎng)感光電荷就可以傳送到存儲(chǔ)區(qū)。3)-!4，!!存儲(chǔ)區(qū)門32-5串行寄存器門感光電荷從感光區(qū)傳送到存儲(chǔ)區(qū)的過(guò)程叫做并行傳3/(&，6襯底輸。并行傳輸?shù)臅r(shí)間取決于讀出模式是隔行掃描還是逐行掃描。當(dāng)使用逐行掃描模式時(shí),信號(hào)還可以選●有多種讀出模式特性:逐行掃描方式、隔行掃擇單通道讀出或雙通道快速讀出。描方式
7、、雙行同時(shí)讀出模式、圖像區(qū)行累加、拖影消減;在圖像感光區(qū)的左部,每行有22個(gè)像素被金屬●快速單脈沖圖像區(qū)清除特性;遮光屏覆蓋。這些暗像素可以為圖像的后繼處理電●能進(jìn)行1/60~1/50000秒的持續(xù)電子曝光控路提供黑參考電平。除此以外,在圖像感光區(qū)和圖像制;存儲(chǔ)區(qū)間有4行像素同樣被金屬遮光屏覆蓋,它們●7.4μm×7.4μm像素;的存在避免了感光區(qū)的電荷泄漏到存儲(chǔ)區(qū)中。●先進(jìn)橫向溢出漏級(jí)反模糊技術(shù);3.2串行寄存器和信號(hào)讀出●暗電流小;感光電荷在存儲(chǔ)區(qū)門和串行門的控制下將一行●感光反應(yīng)一致性
